[发明专利]针对异步I/O技术的数据预取方法、系统、电子设备及介质

说明书

本公开涉及异步I/O处理技术领域，提供了针对异步I/O技术的数据预取方法、系统、电子设备及介质。该方法包括：响应于检测到目标异步读取指令，判断目标异步读取指令是否能匹配到对应的目标预取请求，并在匹配成功的情况下，将替代异步读取请求与目标异步读取指令进行关联，以及终止发起基础异步读取请求；响应于检测到目标等待完成指令，判断目标等待完成指令是否能匹配到对应的目标预取请求序列，并在匹配目标预取请求序列成功的情况下，发起目标预取请求序列中未被发起的第一个预取请求，以及发起与第一个预取请求对应的替代异步读取请求。本公开实施例可以大大增加异步读取请求的执行效率和执行精准度，从而大大提高异步I/O系统的实用性。

技术领域

本公开涉及异步I/O处理技术领域，尤其涉及针对异步I/O技术的数据预取方法、系统、电子设备及介质。

背景技术

随着计算机处理能力的不断增强、应用需求的不断提高，应用程序所处理的数据计算量不断增加，从文件系统中读取和写入（Input/Output，I/O）的数据量也不断增大。由于I/O速度的增长远慢于计算能力的增长，使得数据I/O逐渐成为大多数应用程序运行速度的性能瓶颈。为降低I/O开销带来的影响，并行I/O技术与异步I/O技术应运而生。并行I/O技术利用计算机的并行存储能力，将应用程序的数据分散存放在多个进程上，多个进程则通过协同进行文件数据的读写来提高I/O的速度。异步I/O技术则是采用计算进程/线程以外的I/O专用进程/线程来完成数据I/O操作，使得应用程序无需等待I/O操作的完成就能继续执行其他计算，从而使应用程序的计算和I/O处理重叠进行。此外，当前已出现了同时兼顾并行I/O和异步I/O的并行异步I/O技术，以最大程度降低I/O开销对应用程序运行速度的影响。在异步I/O技术中，应用程序通常需要两大步骤来实现数据的I/O过程，其中第一步是发起异步I/O请求，第二步是确认异步I/O请求已完成（称为异步I/O请求的等待指令）。

数据读取和写入开销带来的影响，都可以通过异步I/O技术来降低。对于要读取的数据，需要在即将使用该数据前完成相应异步读取请求的等待指令；为了有效利用异步I/O技术，则需要在更早的时候发起异步读取的请求。这就要求应用程序研发人员编写发起异步读取请求的程序，并确定异步读取请求的发起时机。但是由于程序结构的限制、不同并行设置下应用程序的执行速度有差异、I/O的密集程度与I/O系统的性能难以确定等原因，应用程序研发人员往往难以确定异步读取请求的最佳发起时机。当过早发起异步读取请求时，会增加内存用量，而当过晚发起异步读取，异步I/O的有效性难以被充分发挥出来。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供了针对异步I/O技术的数据预取方法、系统、电子设备及介质，以解决现有技术中由于难以确定异步读取请求的最佳发起时机，导致增加内存用量或降低异步I/O系统效率的问题。

本公开实施例的第一方面，提供了一种针对异步I/O技术的数据预取方法，包括：

响应于检测到目标异步读取指令，判断目标异步读取指令是否能从当前已发起的至少一个预取请求中匹配到对应的目标预取请求，并在匹配目标预取请求成功的情况下，将目标预取请求对应的替代异步读取请求与目标异步读取指令进行关联，以及终止发起与目标异步读取指令对应的基础异步读取请求，其中，每一预取请求用于预先读取与其对应的目标数据；

响应于检测到针对目标异步读取指令的目标等待完成指令，判断目标等待完成指令是否能从当前保存的至少一个预取请求序列中匹配到对应的目标预取请求序列，并在匹配目标预取请求序列成功的情况下，发起目标预取请求序列中未被发起的第一个预取请求，以及发起与第一个预取请求对应的替代异步读取请求。

本公开实施例的第二方面，提供了一种针对异步I/O技术的数据预取系统，包括：